对于温度灵敏度优于10 mK的长波红外相机, 如何精确测量表征其灵敏度的指标-噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD), 是一项重要的工作。首先, 依照尽量缩短标准辐射传递链路减少误差项的原则, 对比不同的测量方法, 选取“黑体直接测量法”; 其次, 基于相机噪声理论模型, 对不同温度点下的实测噪声分析, 提出噪声修正方法对噪声进行修正, 以此减小环境影响带来的测量误差; 最后, 基于NETD测量计算公式及不确定度分析理论对测试结果的不确定度进行分析评定。结果表明: 针对甚高灵敏度长波红外相机所采用的测试设备及方法, 可满足测试要求, 测试结果相对不确定度在7.7%左右。

海表红外辐射及其变化是进行全天时海事活动(如水下目标运动特性)监测的重要因素，随着应用的深入，对探测灵敏度需求越来越高。提出了一种高灵敏度海洋热红外遥感技术，引入综合时间噪声和空间噪声影响的时空NETD指标进行性能评价。通过像素级数字积分探测技术，提高系统的电荷处理能力，使时间NETD提高到毫开量级; 通过基于场景的自适应非均匀性校正技术，抑制非均匀性对辐射分辨率的衰减，使残余空间噪声接近或小于时间噪声水平。基于成像全链路信噪比模型进行仿真分析，最终实现了时空NETD优于10mK，为海表红外辐射及其变化的高灵敏度探测提供可靠遥感图像。

为实现更高灵敏度红外探测能力，分析了电荷处理能力与探测灵敏度之间的关系，提出了像素级数字积分探测技术。通过对红外成像链路中各噪声源的分析，建立了基于像素级数字积分探测技术的红外系统信噪比模型，并结合应用实例完成了系统关键指标参数的设计和噪声等效温差模型的仿真。仿真结果表明，像素级数字积分探测技术能够突破传统探测技术电荷处理量只有几十或几百兆电子的约束，实现千兆电子量级电荷处理能力和毫开级高灵敏度的红外系统性能。